OTDK-s díjazottjaink - Tasi Benedek és Pelyva Dávid 2021. május 24.

Tasi Benedek és Pelyva Dávid a XXXV. OTDK Műszaki Tudományi Szekció Biomechanika, Biomechatronika tagozatában II. díjat értek el.

Miről szól az OTDK dolgozatuk? Milyen eredményt sikerült elérniük a kutatás során, melyet a konferencián bemutattak?
Dolgozatunk témája egy telerobotikai célokra, pontosabban humanoid robotmanipulátorok távvezérlésére szánt, viselhető mozgásadat-rögzítő kesztyű fejlesztése volt, amely képes részletesen leképezni az emberi mozgást annak akadályozása nélkül.
A jelenleg a piacon elérhető megoldások ugyanis rendre csak elnagyoltan, az ujjhegypozíciók mérésével igyekeznek követni kezünket, azonban a komplex manipulácós feladatokhoz ennél több is szükségessé válik (például az egyes ízülete független mérése, és a külső erőhatásokra történő változások figyelembe vétele). Különösen fontos szempont volt nálunk az ergonómia: mi emberek organikus, puha szövetekkel rendelkező lények vagyunk, a robotikus megoldások pedig általában belekényszerítenek minket egy szögletes, gépies környezetbe. Ettől előrelépve mi egy puha, adaptív, és elérhető áron elkészíthető konstrukció létrehozását tűztük ki célul, amely feladatainak ellátása mellett a lehető legkényelmesebben idomul viselője testéhez.
A konferencián prezentált prototípus a fenti elveknek megfelelően készült el: saját tervezésű optikai enkóderekkel, általunk tervezett és gyártott mikroprocesszoros vezérlőelektronikával és adatfeldolgozó szoftveres architektúrával, 3D nyomtatott mechanikai alkatrészekkel, és szövetes, tépőzáras alkari egységgel, mely nemcsak, hogy kényelmes és olcsón gyártható, de teljesen moduláris szerelhetőséget biztosít a szenzorainknak, így a rendszer teljesen a felhasználó igényeire szabható marad. A rendszer képes az emberi mozgásokat pontosan és stabilan, valós időben leképezni, a legnagyobb mozgási sebességen is, amire a viselő képes volt. Mindezt demonstrálni is tudtuk egy virtuális kézmodell vezérlésével, fogó mozdulatok, és egészen apró, komplex mozgások végrehajtásával is.

Mi ennek a témának a gyakorlati alkalmazása? Hol, hogyan alkalmazható a kutatás eredménye?
Az emberi operátorok által távvezérelt robotok bevetése gyorsan teret nyerő lehetőség számos iparágban. Tipikusan olyan körülmények között, melyek a távolság vagy a veszélyes környezet miatt alkalmatlanok az emberi jelenlétre a terepen, pl. Search and Rescue, Bio-safety laborok, Űrküldetések, stb. A ma elérhető megoldások azonban még kezdetlegesek, lassúak, betanításuk körülményes. Ezekben a kiszámíthatatlan környezetekben azonban az emberi ösztönök, gyors cselekvőképesség, reakcióidő elengedhetetlenek a sikeres és biztonságos műveletvégzéshez. Célunk, hogy olyan megoldást nyújtsunk, mely gyorsan, hatékonyan, és ami a legfontosabb, intuitívan továbbítja az operátor saját kézügyességét a műveleti térbe.
A rendszerünk mindemellett protetikai vonalon, a rehabilitációs iparban is alkalmazható: egyrészt kézprotézisek fejlesztéséhez (pl. laboratóriumi vezérlőegység) és a mozdulatok betanításához (mind az eszköz, mind a felhasználó számára), másrészt reményeink szerint akár mozgásdiagnosztikai célokra is.

Mióta foglalkoznak ezzel a témával? Hogyan találtak rá erre a kutatási területre, miért kezdte el  Önöket foglalkoztatni?
[Benedek] 2017 óta a területen dolgozom: előző OTDK munkám, az Anatómiailag Pontos, Biomechatronikus Robotkéz is protetikai és telerobotikai célokra készült, kifejezetten az emberi anatómiából adódó kézügyesség és ergonómia robotikus manipulátorban történő részletes leképezésével.
Egy ilyen rendszerhez azonban a robotikus effektoron kívül irányító interface is szükséges: ez az igény indította a jelenlegi projektet, amikor [Dáviddal] megismerkedtünk. Mindkettőnket gyerekkorunk óta az emberek és gépek világának összehangolása, lehető leghatékonyabb együttműködése foglalkoztatott: rögtön megtaláltuk a közös hangot, mind motivációinkban és céljainkban, mind az együttműködésünk hatékonyságában. A TDK munka idejének zömét egymástól kétezer kilométerre töltöttük, Benedek Erasmus-féléve alatt, és éjszakánként dolgoztunk együtt távmunkában a projekten!

Hogyan választottak témavezetőt? Hogyan jellemeznék a közös munkát?
Cserey György már a kezdetektől témavezetőként segített minket, az Anatómiai robotkéz-projekt is az Ő, és Koller Miklós támogatásával indulhatott. Így a választás egyértelmű volt, és azóta is rengeteg segítséget kapunk, mint szakmai tanácsok, mind a továbbhaladásra vonatkozó stratégia tekintetében.
Tihanyi Attila pedig már egyetemi tanulmányaink során is meghatározó szereplő volt, elektronikai ismereteink legjavát neki köszönhetjük. Amikor felmerült az igény saját célelektronika fejlesztésére, készségesen segített minket: nem egyszer fordult elő, hogy éjszakába nyúlóan elemeztük a jeleket és javítottuk együtt a rendszerünket a laborjában!

Mit gondolnak, mi a sikeres (O)TDK dolgozat titka, „receptje"?
Elsődleges fontosságúnak a lelkesedést tartom: kiemelten fontos a releváns, érdekfeszítő téma választása, ami fenntartja nem csak a hallgatóság, de a saját érdeklődésünket is, ugyanis néha nem kis nehézséggel jár egy-egy komolyabb mérföldkő megugrása a munka során. Ha találtunk egy olyan témát, amin szívesen dolgozunk teljes erőbedobással, akár éjszakába nyúlóan is, nem maradnak el az eredmények. Technikaibb oldalról amit talán kiemelnénk, az ennek tükröződése a dolgozat írásmódjában, és magában az előadásban: többször is megkaptuk már kritikának, hogy tudományos rendezvényhez mérten meglehetősen teátrális a stílusunk, azonban ez ragadja meg elsősorban az olvasót és a hallgatóságot, kelti fel a témára való érdeklődésüket, ami a legegyenesebb út a sikerhez.

Milyen további terveik vannak a kutatással kapcsolatban? Tervezik ezt a témát folytatni, vagy esetleg választottak egy másik kutatási irányt?
Mindenképpen folytatjuk a munkát: együttműködésünk az OTDK során annyira hatékonynak bizonyult, hogy együtt fejlesztjük tovább a rendszer egészét (már egy szabadalmi eljárásba is belekezdtünk manipulátor-oldalon), azzal a határozott tervvel, hogy megoldásainkat Spin-off / Startup cégként vihessük piacra, és egy széles körben elérhető, igazán, anatómiai mélységekig emberi megoldást nyújthassunk telerobotikai és protetikai felhasználásra is.

 

 

x